Analiza microscopică a metalelor

METODE, TEHNICI ŞI APARATE DE ANALIZĂ A STRUCTURII MATERIALELOR

Scopul lucrării: cunoaşterea metodelor de analize macroscopică şi microscopică a structurii materialelor, studierea aparatajului utilizat.

Utilaje şi materiale: probe pentru analize, chimicale, dispozitive, microscop metalografic. Conţinutul

dării de seamă

1. Denumirea lucrării;

2.Scopul lucrării;

3. Utilaje şi materiale;

3. Partea teoretică;

4. Partea practică (determinarea scării metrice a ocular-micrometrului şi dimen-siunilor granulelor, straturilor, impurităţilor.);

5. Concluzii.

NOŢIUNI GENERALE

Examinarea structurii materialelor şi prepararea probelor metalografice

Se cunoaşte că structura materialelor determină proprietăţile acestora. Prin influenţa factorilor exteriori (presiunea, temperatura, radiaţia) şi interiori (compoziţia chimică, gradul de puritate ş.a.) este posibilă modificarea structurii materialelor, în scopul îmbunătăţirii proprietăţilor existente sau obţinerii unei game de proprietăţi noi, impuse.

Sub noţiunea de structură se subînţelege un ansamblu de elemente din constituţia materialelor care posedă interconexiune şi care pot fi identificate, şi studiate prin metode şi tehnici speciale.

Domeniul ştiinţific care se preocupă de studierea şi descrierea structurii materialelor metalice poartă denumirea de metalografie.

Epruvetele care se folosesc la studierea structurii materialelor şi aliajelor se numesc probe metalografice

în funcţie de dimensiunile elementelor structurale, structura materialelor se cunoaşte, în general, de două feluri: macrostructură şi microstructură.

Macrostructura este structura materialelor metalice care se caracterizează prin elemente de dimensiuni mari, care pot fi văzute şi studiate cu ochiul liber sau cu ajutorul unor dispozitive, de exemplu, lupe, dar cu puterea de mărire nu mai mare de 30 ori.

Examinarea macrostructurii poartă denumirea de analiza macroscopică. Analiza macroscopică se execută pe suprafaţa de rupere sau pe secţiuni speciale. Prin această analiză se studiază forma şi aranjarea elementelor structurii, (granule, grăunţi), orientarea fibrelor în piesele prelucrate prin deformare plastică (forjarea şi matriţarea),- calitatea îmbinărilor sudate, structura dendritică în piesele turnate etc. La fel se depistează şi se studiază defectele structurii - incluziunile de gaze sub formă de porozităţi şi goluri, retasurile, fisurile, incluziunile de zgură, neomogenităţile chimice (licvaţiile de sulf şi de fosfor) ş.a

Proba pentru analiza macroscopică se debitează din locul stabilit, suprafaţa de studiu fiind orientată în direcţia respectivă pentru a fi cât mai expresivă şi corespunzătoare cercetărilor în cauză. Se practică, de obicei, debitarea a mai multor probe, variind locul debitării şi planurile de orientare. După debitare, proba se studiază cu ochiul liber, apoi suprafaţa de examinare se supune prelucrării mecanice (frezare, rectificare) şi manuale (pilire, şlefuire) în scopul obţinerii unei suprafeţe plane şi netede, care se curăţă cu un tampon de vată.

In astfel de stare proba deja poate fi examinată ocular sau cu lupa în scopul identificării şi studierii structurii (forma, dimensiunile şi aranjarea granulelor etc), precum şi a imper-fecţiunilor la nivelul macro - al golurilor, rupturilor, porozităţilor etc. Pentru examinarea mai calitativă şi profundă a acestor particularităţi, precum şi pentru dezvăluirea şi examinarea altor defecţiuni şi proprietăţi structurale, probele metalografice. prelucrate mecanic, se supun tratamentului chimic: atacul cu reactiv chimic, specific pentru fiecare tip de cercetare.

Microstructura materialelor metalice reprezintă o construcţie fină a structurii, care poate fi evidenţiată numai prin atacul chimic metalografic (decapare cu soluţii chimice speciale) şi examinată cu ajutorul aparatelor optice (microscoape) cu gradul de mărire până la 2000 ori.

Examinarea microstructurii se numeşte analiză microscopică. Prin analiza microscopică pot fi determinate:

- pentru materiale metalice monofazice: forma, dimensiunile şi orientarea grăuntelui;

- pentru materiale metalice polifazice: forma şi dimensiunile grăunţilor din fiecare fază, orientarea lor reciprocă, raportul între ei şi distribuirea lor în spaţiu etc;

- cantitatea şi raportul elementelor (compuşilor) chimici în structură,

- incluziunile nemetalice (oxizi, sulfizi etc);

- modificările structurale cauzate de tratamentele termice, termochimice, acţiunile mecanice etc;

- imperfecţiunile structurale la nivelul micro: microfisuri,

- microsufluri, microsegregaţii etc

Analiza microscopică include în sine:

1. Prepararea probelor metalografice respective;

2. Examinarea ulterioară a acestora cu ajutorul microscopului metalografic.

Prepararea probelor metalografice se realizează prin următoarele etape:

1. Debitarea probei.

2. Pregătirea suprafeţei plane.

3. Decaparea micrografică (atacul chimic metalografic).

În continuare vom face cunoştinţă cu specificul acestor etape.

1 Debitarea probei se produce în locul potrivit, în dependenţă de scopurile analizei microscopice. Tăierea epruvetei se face prin diferite metode: de mână - cu bomfaierul, mecanic - cu freză-disc, cu cuţit de strungire, cu disc abraziv ş.a., electromecanic. Cerinţele principale, impuse la debitarea probei sunt: alegerea corectă a locului, planului şi direcţiei de tăiere (mai ales pentru materiale deformate şi anizotropice, monocristaline) şi neadmiterea încălzirii probei în timpul debitării şi prelucrării la temperaturi care pot provoca schimbări structurale ale materialului cercetat, pentru ce se practică răcirea locului de tăiere.